Electronic structure, phase stability and optical properties of Ce-doped TiO2 phases

Abstract

This bachelor thesis is focused on theoretical ab-initio calculations of cerium doped titanium dioxide phases. The ones studied in this work are anatase and brookite, tetragonal and orthogonal polymorphs, respectively. After the optimization of computational paremetres, the ground-state properties were determined. Other complex compounds regarding titanium and cerium were also studied with emphasis on phase stability of those compounds. The electronic structure and optical properties were calculated as well, to address the possibility of photocatalytic activity. All the data gathered were obtained using Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP).

Tato bakalářská práce je zaměřena na teoretické ab-initio výpočty fází oxidu titaničitého dopovaného cerem. V této práci jsou studovány anatas a brookite, což jsou tetragonální, respektive ortogonální polymorfy TiO2. Po optimalizaci parametrů výpočtů, byly vypočteny vlastnosti základního stavu TiO2 fází. Dále byly studovány komplexní sloučeniny titanu a ceru s důrazem na fázovou stabilitu těchto sloučenin. Byla vypočtena elektronová struktura a optické vlastnosti s ohledem na předpokládanou fotokatalytickou aktivitu. Veškerá vypočtená data byla získána pomocí balíku Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP).